归纳与整理设计意图

“金属矿物的开发利用”教学设计

一、

教学内容

《开发利用金属矿物和海水资源》是人教版化学必修2第四章第一节的内容，其中“金属矿物的开发利用”是本节的前半部分内容。本课时是在学习了氧化还原反应的概念以及钠、镁、铝、铁、铜等金属及其重要化合物主要性质的基础上，学习关于金属在工业上的冶炼方法。重点是会运用氧化还原反应的概念，了解利用化学变化实现物质之间的转化的基本方法，认识转化过程和产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用。通过本课时的学习有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳、整理和拓展；有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源中的作用，同时也将对学生选择自己未来升学和就业方向产生一定的积极影响。

二、

设计思想

在领会课标要求、已经学习的前提下，以复习提问的方式展开，帮助学生提炼核心知识，引导学生完成有关性质和方法的归纳整理，真正掌握由金属化合物转变成金属单质的方法以及方法选择的原理和依据，，同时学会运用可持续发展的思想，解决如何保护金属资源和合理开发利用金属资源。

三、

教学目标

1. 知识与技能

知道金属元素在自然界的存在形态；了解金属冶炼的原理和方法；知道铝热反应及其应用。

2. 过程与方法

以小组整理金属矿物开发利用的方法并加以概括总结；学会运用氧化还原概念归纳一般金属冶炼的实质和方法。

3. 情感态度与价值观

感知化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，形成对化学与可持续发展

关系间的正确认识，树立资源保护及合理开发意识。

四、

教学重点与难点

教学重点：从氧化还原反应概念的角度结合金属的活动性，掌握金属冶炼的三种方法。

教学难点：学会以金属活动性和氧化还原反应发生的条件为依据，选择不同金属的冶炼方法。

五、

教学过程

1．金属在自然界中的存在形态

2．金属的冶炼

金矿——物理法

由于金的存在形式是游离态，所以是物理筛选法，不需要用化学方法。

(1)冶炼的原理

①原理：将金属从其化合物中还原出来。

②实质：根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质：Mn＋＋ne－===M。

(2)冶炼方法

①热分解法

适用于不活泼金属的冶炼。

请写出下列反应的化学方程式。

△a．加热分解HgO：2HgO=====2Hg＋O2↑。

△b．加热分解Ag2O：2Ag2O=====4Ag＋O2↑。

②电解法

适用于非常活泼金属的冶炼。

请写出下列反应的化学方程式。

电解a．冶炼金属钠，电解熔融NaCl：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。

电解b．冶炼金属镁，电解熔融MgCl2：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。

电解c．冶炼金属铝，电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。

冰晶石③热还原法

适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有C、H2、CO、Al等。请写出下列冶炼金属反应的化学方程式。

高温a．高炉炼铁：Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2。

高温b．铝热反应炼铁：Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3。

△c．用氢气还原氧化铜：CuO＋H2=====Cu＋H2O。

④其他方法

高温a．火法炼铜：Cu2S＋O2=====2Cu＋SO2。

b．湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

3．金属资源的合理开发利用

(1)合理开发利用金属资源的意义

金属矿物资源是不可再生资源且贮量有限，冶炼过程中会消耗大量能量，也易造成环境污染。故应合理开发利用金属资源。

(2)有效利用金属资源的途径

①提高金属矿物的利用率。

②减少金属的使用量。

③加强金属资源的回收和再利用。

④使用其他材料代替金属材料等。

【讲述】请大家从金属元素的存在形式、冶炼流程、主

1、分组讨论。

巩固研究性学习的成果，经历梳理2、填写三种金属冶炼方三组成果的过程，学会分析和加工资料；要设备、核心反应几个方面法比较表。

对比总结金、铁、铜三种金

属冶炼的异同。

通过比较三种金属冶炼方法等的异同，形成概括总结的能3、回答问题。

结合采集的高品位金矿力。

加深学生感官认识，训练学生观察视频资料等的能力，通过实际与理论的验证，增强学生深入学【提问】三种金属的冶炼方

法有何异同？

【板书】1、金矿——物理法

样（采自赤城、崇礼县），指出由于金的存在形式是游离态，所以是物理筛选法，不需要用化学方法。

铁和铜以化合态存在，所以需要用氧化还原反应【投影】三种金属冶炼方法实现由化合态向游离态的对比表。

【追问】那么铁和铜的冶炼流程上有什么共性？，回放宣钢炼铁视频后，结合铜矿组的研究成果，回答上面的问题。

【回放】宣钢炼铁的部分视频

转变。

4、观察，总结。

5、讨论回答：

⑴工业冶炼金属的一般习的自信心。

步骤。

⑵从氧化还原角度分析工业炼铁炼铜的原理，得出金属冶炼的实质：

培养学生的观察【板书】金属冶炼的步骤：Mn++ne-=M

选矿富集--金属冶炼---金

属的精炼

金属冶炼的实质：Mn++ne-=M

铁矿（以赤铁矿为例）

：

Fe2O3+3CO

高温

Cu △

能力、分析能力、口头表达能力、新知迁移能力，学会用热还原法冶炼铜。

认识工业生产要综合考虑经济成2Fe+3CO2 铜矿（以孔雀石为例）

Cu2(OH)2CO3

△

CuO

△

6、小组讨论：从安全生【提问】那么实现CuO

Cu转变，需要什么样的还原剂呢？

【追问】根据炼铁和炼铜的原理，总结出这类反应的特产、成本核算以及反应条件点

引出热还原法

【板书】热还原法

等方面讨论得出进一步结论：工业上应该使用CO。

7、回答：反应都需要高本问题，对课本上的不妥之处进行纠偏，培养学生敢于质疑，敢于挑战权威的自8、回答：

信心。

【提问】金属也是常见的还温，都需要使用还原剂。

原剂。教材上有关于铝热法

炼铁的记述，能否将该反应

用于工业炼铁？

【表扬】大家这种求真精神，通过课题研究知道，从

特别是不迷信教材权威的做投入成本与产出成本之间

法是值得在今后的学习研究的倒挂来看，工业上几乎不

中坚持的。

【反问】那铝热法在冶金工业就没有作为了吗？

9、回答：

用铝热反应炼铁。

冶炼钒、铬、锰等熔点高

的金属，这些金属的单位价

【讲述】铝热反应的其他应格远高于铝。

练习其他铝热反应原理

Al+ MnO2

Mn+Al2O3

教材上的铝热实验存在安全隐患，且无关现象的干扰，不利于学生观察学习。本环节是要将学生研究性学习引向深入，通过实验改进，培养学生实验评价、改进、创新的能力。

Al+ V2O5

V + Al2O3

用以及铝热实验我留在实验Co3O4+ Al

Co+ Al2O3

课上和大家一起学习，期待你们仍以小组课题研究的形式进行展示交流，更期待能

够利用网络这个资源对实验进行改进，期待大家创新，期待超越我发表在2010年9月《化学教育》上的改进方案。

三、拓展迁移，完整建构

【讲述】铝是生产生活应用广泛的金属，我市没有铝矿藏，你能从前边的研究中得到启发，找出铝的冶炼方法吗？

1、小组讨论：根据活泼金

10、倾听。

在“创设情景生成问题进行活动”的过程中使探究层层递进，在加强氧化还原概念应用的同时，落实教【展示】其他地区的铝矿标属具有强的还原性，否定热本

还原法并提出假设：使用比【激疑】刚才我们学习的物铝更活泼的金属——钾、理法肯定不能用来获得单质钠、镁来还原出铝单质，再铝，那么热还原法行吗？ 考虑成本，肯定了该法批量【投影】拿破仑时期铝比金冶炼铝不具可能性。

贵的图片。

【参与学生讨论】适时点拨。

2、回答：外加电流。

【提问】是否有别的途径能

强迫活泼金属阳离子得电子

发生还原反应？

3、书写方程式：

电解

学目标，促进认知螺旋上升，使学生的思维活动向揭示问题本质的深层次方向发展。

【讲述】以霍尔-埃鲁法电解2AlO

23铝图片引出电解法反应原2NaCl

理。

MgCl2【板书】铝矿-——电解法

4Al+3O2↑

电解

2Na+Cl2↑

电解

Mg+Cl2↑

2Al2O3

2NaCl

MgCl2

电解

4Al+3O2↑

电解

2Na+Cl2↑

电解

Mg+Cl2↑

小组讨论，得出结论HgSHgOHg 【投影】《史记》关于秦陵以水银为江河的记载以及葛洪《抱朴子》中的一段文字：“丹砂烧之成水银”

【提问】联想初中知识，你知道汞矿的冶炼原理吗？

学生作答后引出热分解法

【板书】热分解法，

2HgO

△

书写化学方程式：

2HgO

△

2Hg+O2↑

2Hg+O2↑

学生自己总结：

金属活动顺序表中金属阳离子氧化性递变规律，四、归纳小结，理论提升

【设疑提问】

1、为什么不同金属的冶炼归纳

方法不同？

三种冶炼方法

2、从金属冶炼的实质角度K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 电解法

热还原法

热分解法

具体讨论金属活动性和冶炼

方法之间的关系

【板书】结合金属活动顺序表归纳总结金属的冶炼方法。

五、情景回归，学以致用 小组讨论，表达交流，体会化学在自【提问】金矿组、铁矿组同形成合理开发利用金属矿然资源开发和利用学的汇报中涉及了开采活动产资源的小组方案（防止金中的意义和作用，揭对周边环境的影响，那么怎属腐蚀；回收和利用废旧金示化学与可持续发样促使经济增长与环境友好属；开发海底矿物资源；寻展的重要关系，树立齐头并进呢？

找金属的代用品；合理开采资源保护意识及合【投影】铁矿石近年来进口矿物物尽其用），最终归结理开发意识。培养学量及价格涨幅；各种矿产资为两点：开源和节流并举。

生的社会责任感、参源的有效开采年限；我市庞家堡铁矿废弃后衰败场面。

【激发小组讨论】

如何合理开发利用金属矿产资源？

【板书】二、合理开发和利用金属资源——开源、节流

五、师生小结，布置作业

回顾金属的冶炼方法以方法提升，学以

与意识和决策能力，体会“知识就是力量”的深刻内涵。

提示选择冶炼方法要考虑及选择冶炼方法要考虑的致用，培养学生的社的两个必要因素（金属活动因素。

性和氧化还原反应发生的条件）。

【作业】

1、以小组为单位，调查张北县蔡家营铅锌矿开采状况，设计冶炼方案。

2、上网查询铝热反应的其他应用，对教材上的铝热反应实验提出改进方法。

会责任感、参与意识和决策能力。